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目前单片机(Microcontrollers)在电子产品中已得到广泛应用,许多类型的单片机(Microcontrollers)内部已带有A/D转换(conversion)电路,但此类单片机会比无A/D转换(conversion)功能的单片机在价格上高几元甚至很多,本文给大家提供一种实用的用普通单片机实现的A/D转换电路,它只需要使用普通单片机的2个I/O脚与1个运算放大器即可实现,而且它可以很容易地扩展成带有4通道A/D转换功能,由于它占用资源很少,成本(Cost)很低,其A/D转换精度(测量值与真值的接近程度)可达到8位或更高,因此很具有实用价值。

基于单片机的低成本高精度A D与D A转换设计

  其电路如

  1、硬件说明:
  如果使RA0输出(to output)PWM波形,其占空比由小到大逐渐变化,则U1的电压会由小到大逐渐变化,当U1电压超过被测电压时,比较器的输出(to output)端由高电平变为低电平,因此可以认为在该变化的瞬间(一眨眼的工夫,转瞬之间)被测的模拟(定义:对真实事物或者过程的虚拟)量与U1的电压相等。
  由于U1的电压值=VDD*D1/(D1+D
2),当VDD固定时,其电压值取决于PWM波形的占空比,而PWM的占空比由单片机软件内部用于控制(control)PWM输出的寄存器值决定,若软件中用1个8位寄存器A来存放RA0输出的PWM的占空比值(两数相比所得的值)D1,因此在RA1检测到由“1”变为“0”的瞬间(一眨眼的工夫,转瞬之间),A寄存器的值D1即为被测电压的A/D转换值,其A/D转换结果为8位。如果用16位寄存器来作输出PWM的占空比,则A/D转换值可达到16位。

3、A/D转换误差(测得值与其真实值之差)分析(Analyse)及解决办法:
  A/D转换的误差(测得值与其真实值之差)主要由以下几个方面决定,分别说明如下:
  
1)
单片机的电源电压VDD:在该A/D转换中,VDD电压是造成A/D转换误差(测得值与其真实值之差)的主要原因,如果使VDD电压精度(测量值与真值的接近程度)做到较高,则A/D转换误差(测得值与其真实值之差)可以做到很小,在VDD电压精度为0.5%情况下,实际的A/D转换误差小于1%。
  
2) 软件产生的PWM占空比:若用于产生PWM的软件设计不良,会使存放占空比的寄存器值与实际输出的PWM占空比不一致,这会导致测量误差。
  
3) 比较器输入端的失调电压:该电压对A/D转换精度有一定影响,但影响较小。
  
4) RC滤波电路的纹波(一种电流现象):在R1、C1取值不当的情况下,U1处的电压纹波(一种电流现象)较大,并且延时时间不够,会使A/D转换产生误差,因此R1、C1取值不能太小,但太大又会影响A/D转换速度,推荐使用
  
1)
对VDD造成的误差,只能通过提高VDD电压精度来解决,它相当于A/D转换的基准电压led太阳能路灯工程设计案例太阳能路灯已经通过ISO9001质量体系认证,质量可靠,运行稳定。
  
2) 对于软件中PWM设计不良导致的误差,可修改软件进行解决,本文提供了用软件产生PWM的程序(procedure)流程
  由于该A/D转换是通过PWM滤波后再进行比较来完成的,其PWM的产生与滤波都需要一定的时间,因此其A/D转换速度较慢,适用于对A/D转换速度要求不高的产品中,其A/D转换速度取决于以下几个方面:
  
1)
单片机的运行速度:单片机的运行速度越高则PWM的频率(frequency)可以越高, RC值就可以取得越小,其延时时间也可以更短,转换速度就更快。
  
2) 被测电压值的大小:由于U1电压时是由小到大逐渐加大的,当被测电压值较小时,U1电压上升到相应值的时间就越短,完成A/D转换的速度就越快。
  
3) 初始占空比:初始占空比越高,U1电压较大,其上升到被测电压值的时间也就会越短,完成A/D转换的速度也就越快路灯厂家款式多样,品质保证,是一家专业生产路灯杆厂家
  由上所述,A/D转换的速度可以通过提高单片机的工作频率(frequency),并在预知被测电压范围时尽可能(maybe)地设置较高的初始占空比值(两数相比所得的值)来加快转换速度,如果所要求的A/D转换精度要求不高,还可以在软件中缩短PWM输出的延时时间来提高A/D转换速度。若单片机带有外部电平变换中断和定时器(The timer)中断,其A/D转换的精度和速度还可以得到提高。
  5、输入电压的测量范围:
  A/D转换的输入电压测量范围为0V至单片机的电源电压(VDD),若需要提高被测电压范围,可将输入电压通过电阻(限制电流大小)分压后进行测量,但其A/D转换的误差会受分压电阻(限制电流大小)影响路灯厂家款式多样,品质保证,是一家专业生产路灯杆厂家。
  6、A/D转换通道的多路扩展:
  如